钻孔装置和在土壤中产生钻柱的方法.pdf

本发明涉及用于在土壤中产生钻柱的钻孔装置，这种钻孔装置包括立柱、钻头驱动装置、钻管和管料斗，钻头驱动装置布置在托架上，沿着立柱将托架可移动地支撑，钻管可由钻头驱动装置以旋转方式驱动且可沿着立柱移动，以产生钻孔，管料斗连接到钻管并包括储存空间，这种储存空间用于填充材料，以在钻管的抽出期间填充钻孔。根据本发明，设有管料斗，该管料斗以钻孔方向布置在钻头驱动装置上方并连接到钻管。本发明还涉及在土壤中产生钻柱的方法。

1.  用于在土壤中产生钻柱的钻孔装置，包括
立柱；
钻头驱动装置，所述钻头驱动装置布置在托架上，沿着所述立柱将所述托架可移动地支撑；
钻管，所述钻管可由所述钻头驱动装置以旋转方式驱动并可沿着所述立柱移动，以产生钻孔，以及
管料斗，所述管料斗连接到所述钻管并包括用于填充材料的储存空间，以在所述钻管的抽出期间填充所述钻孔，
其特征在于：所述管料斗以钻孔方向布置在所述钻头驱动装置的上方并连接到所述钻管。

2.  如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于：将所述管料斗以旋转性地安装的方式连接到所述托架并以相对于所述钻管的旋转方式支撑。

3.  如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于：设有闭合装置，可通过所述闭合装置将用于从所述管料斗向所述钻管填充材料的通道闭合。

4.  如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于：可将所述管料斗轴向移动并相对于所述托架安装。

5.  如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于：所述钻管在所述钻头驱动装置下面以旋转性地安装和可分离的方式连接到所述钻头驱动装置的输出轴。

6.  如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于：设有填充水平传感器，所述填充水平传感器用于测量所述管料斗中的填充水平。

7.  如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于：所述钻头驱动装置的输出轴设计成空心轴，所述钻管至少部分地在所述空心轴的一侧上延伸，且所述管料斗布置在所述空心轴的另一侧上。

8.  如权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于：所述管料斗具有基本上呈圆柱形的储存部分，基本上呈圆锥形的出口部分布置在所述储存部分的下面。

9.  在土壤中产生钻柱的方法，尤其是利用如权利要求1所述的钻孔装置在土壤中产生钻柱的方法，在所述方法中：
钻管由钻头驱动装置以旋转方式引入土壤中，所述钻头驱动装置布置在托架上，可沿着立柱以钻孔方向移动所述托架，以及
在到达所希望的深度时，将所述钻管抽出，且通过所述钻管用来自所述管料斗的填充材料填充所述钻孔，
其中，将所述管料斗以旋转性地安装的方式布置在所述托架上并与所述托架一起移动。

钻孔装置和在土壤中产生钻柱的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分在土壤中产生钻柱的钻孔装置，这种钻孔装置包括立柱、钻头驱动装置、钻管和管料斗，钻头驱动装置布置在托架上，沿着立柱将托架可移动地支撑，钻管可由钻头驱动装置以旋转方式驱动且可沿着立柱移动，以产生钻孔，管料斗连接到钻管并包括储存空间，这种储存空间用于填充材料，以在钻管的抽出期间填充钻孔。
本发明还涉及根据权利要求9的前序部分在土壤中产生钻柱的方法，在这种方法中，钻管由钻头驱动装置以旋转方式引入土壤中，钻头驱动装置布置在托架上，可沿着立柱以钻孔方向移动这种托架，在到达所希望的深度时，将钻管抽出，且通过钻管用来自管料斗的填充材料填充钻孔。
背景技术
从EP 1 580 325 A1可知通用装置和通用方法。该印刷出版物公开了一种具有立柱的施工设备，旋转驱动装置可在这种立柱上以纵向方向移动。多部件钻管布置在旋转驱动装置的下侧。在钻管的上部分中设有管料斗，这种管料斗用于容纳填充材料，可将填充材料通过钻管引入在钻管抽出期间所形成的空的空间之中。
EP 1 580 325 A1规定用几个步骤将多部件钻管抽出。通过托架在立柱上的向上移动，将管区段从土壤中抽出并然后移去，而将托架再次向下移动并连接到位于下面的管区段。在每个步骤中抽出的管区段的长度以及因此而产生的工作速度受到托架的行程的限制并因此而受到立柱长度的限制。
可从美国专利5,647,690获知具有管料斗的另一种钻孔装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通用钻孔装置和通用方法，钻孔装置和方法允许特别高的工作速度，而且高度通用和经济。
根据本发明，该目的由具有权利要求1所述的特征的钻孔装置和具有权利要求9所述的特征的方法来实现。优选实施例在从属权利要求中说明。
根据本发明的钻孔装置的特征在于管料斗以钻孔方向布置在钻头驱动装置上方并连接到钻管。
本发明的基本要点在于管料斗布置在钻头驱动装置的上侧面上，管料斗朝向离开钻管的方向并且尤其朝向离开钻管的顶端的方向，这样就可将钻管直接移动到钻头驱动装置，而并不要求位于它们之间的用于储存填充材料的任何元件。根据现有技术，管料斗设在旋转驱动装置的下面，因此，与现有技相比，根据本发明，就可将钻头驱动装置连同托架一起移动到更接近于钻孔边缘的位置，而这种运动并不受到管料斗的阻碍。这样，在具有相同的立柱长度时，就增加托架的可能的行程，因此，就可以采用较长的钻管区段。这样，就减少所要求的钻管区段的安装和拆卸过程并提高工作速度。
从原则上来讲，将管料斗以旋转性安装的方式布置在钻管上是可行的，这样就产生结构特别简单的钻孔装置。不过，特别优选的实施例在于将管料斗以旋转性安装的方式连接到托架并以相对于钻管的旋转方式支撑。这就允许将管料斗非常容易地填充，因为在钻孔操作期间不改变管料斗的位置。将管料斗直接连接到托架是适当的。
对于特别通用的操作来讲，将钻管设计成几个部分是适当的，在此情况下，将单个管区段用可分离连接器相互连接。因此，可将如增强笼建在钻管中，然后与填充材料一起通过钻管的下端引入土壤中。
在使用包括几个部件的钻管时，设有闭合装置尤其有好处，可通过这种闭合装置将用于从管料斗向钻管填充材料的通道闭合。这种闭合装置可这在如钻头驱动装置上方，尤其可设在管料斗与钻头驱动装置之间。特别地，这种闭合装置具有一种锁定翼。作为选择或作为附加，还可将闭合装置布置在钻头驱动装置的下面。
可将钻孔装置的工作行程进一步提高是有好处的，因为可将管料斗轴向移动，尤其可将其与钻管一起移动，并相对于托架安装。例如，可在托架上设有线性驱动装置，以用于管料斗的移动。
可将根据本发明的钻孔装置的通用性提高，因为在旋转驱动装置下面，将钻管以旋转性地安装和可分离方式连接到旋转驱动装置的输出轴。为了实现这个目的，可设有可分离钻管连接器。
可以实现钻孔装置的特别可靠的运行，因为在管料斗中设有填充水平传感器。更具体地来讲，填充水平传感器可具有显示装置，装置显示装置与管料斗隔开。填充水平传感器可包括如超声波传感器。
这样就提供了结构特别简单的钻孔装置，因为将钻头驱动装置的输出轴设计成空心轴，钻管至少部分地在空心轴的一侧上延伸，且管料斗布置在空心轴的另一侧上。在此情况下，可以用特别容易的方式穿过空心轴在管料斗与钻管之间进行填充材料的输送。为了引入扭转力，输出轴可具有如边齿，更具体地来讲，可具有花键边齿。
进一步来讲，根据本发明，管料斗具有基本上呈圆柱形的储存部分，基本上呈圆锥形的出口部分布置在储存部分的下面。可将钻管尤其通过输出轴连接到该圆锥形的出口部分。管料斗具有漏斗状设计并在顶部打开。管料斗还可具有盖子。
根据本发明的方法的特征在于管料斗以旋转性地安装的方式布置在托架上并且将其与托架一起移动。可特别地用根据本发明的钻孔装置来实现这种方法，这样就可以实现所列举的与此有关的优点。
特别地，管料斗可指填充材料储存装置，优选以同轴方式将这种填充材料储存装置以钻管的延伸方向即钻管的轴向方向附到钻管。
附图说明
下面将通过优选实施例的方式对本发明进行更详细的描述，这些优选实施例在附图中示意性地示出，在这些图中：
图1示出了根据本发明的钻孔装置的第一实施例；
图2示出了根据本发明的钻孔装置的第二实施例；
图3示出了示于图2中的在钻头驱动装置的部分中的钻孔装置的详细视图；以及
图4示出了用于根据本发明的钻孔装置的管料斗。
在全部附图中，具有相同或类似功能的元件用相同的参考符号标明。
具体实施方式
根据本发明的钻孔装置的第一实施例在图1中示出。钻孔装置具有底板1，立柱2以可旋转的方式布置在底板1上。托架22设在立柱2上，托架22可沿着立柱2以钻孔方向移动。
设计成旋转驱动装置的钻头驱动装置11设在托架22上，钻管6以旋转性安装如轴向安装的方式布置在钻头驱动装置11的输出轴19上。通过操作钻头驱动装置11，可使钻管6可使旋转。通过托架22的移动，钻管6可由钻头驱动装置11以钻孔方向轴向移动。通过可分离管连接器18将钻管6联接到输出轴19，可分离管连接器18布置在输出轴19的下端上。
可将钻管6设计成包括多个管元件的几个部分，这些管元件由可分离管连接器相互连接。在钻管6的底部设有位移钻头80。
钻头驱动装置11具有驱动部分12，液压转子式发动机布置在驱动部分12中，且环形传动部分13布置在该驱动部分的底部，环形传动部分13用于从液压发动机向钻管6传递扭转力。
为了储存填充材料，将管料斗30设在钻管6的纵向轴的延长部分上方。管料斗60具有用于容纳填充材料的圆柱形储存部分33，储存部分33之后是位于其下面的圆锥形出口部分34。管料斗30布置在钻头驱动装置11和托架22的上方，即在朝向离开钻管6的侧面上尤其是朝向离开钻管6的顶端的侧面上。因此，可像管连接器18那么远朝着土壤移动钻头驱动装置11，即可将钻头驱动装置11与管连接器18一起向下向土壤表面移动。
为了将填充材料从管料斗30引入钻管6，将延伸管40布置在管料斗30的出口部分34的底部。延伸管40从钻头驱动装置11的驱动部分12、传动部分13和输出轴19的中心穿过，将延伸管40设计成空心轴并合并到钻管6中。因此，可穿过延伸管40和输出轴19将填充材料从管料斗30引入到钻管6之中。
为了允许管料斗30从钻管6卸下，可将如旋转连接器设在延伸管40上，这种旋转连接器也称为平头接合。
可相对于托架22和钻头驱动装置11调节示于图1中的管料斗30的高度，即可用轴向调节方式将管料斗30以钻孔方向支撑在托架22上。为了进行有效调节，可将连接管40设计成如凯氏方钻杆，这种凯氏方钻杆具有用于传递扭转力的纵向肋和用于施加轴向力的锁定套。
根据本发明的钻孔装置的另一个实施例在图2和图3中示出。示于图2和图3中的实施例与示于图1中的实施例的区别在于设有支架50，支架50位于托架22与尤其是一方面的钻头驱动装置11和另一方面的管料斗30之间，并且以钻孔方向延伸，以用于旋转性地安装支撑以及优选的管料斗30的有效的高度调节。
根据示于图2和图3中的实施例，将旋转连接器60布置在钻管6与管料斗30之间的连接管40上。该旋转连接器由支架50的侧向臂保持。旋转连接器允许钻管6从管料斗30旋转性地拆卸。通过支架50将管料斗30相对于钻头驱动装置11和托架22旋转性地安装。
用在根据本发明的钻孔装置中的管料斗30的另一个实施例在图4中示出。图4中的管料斗30在储存部分33的上端由圆锥形盖子36闭合。用于将填充材料填充到储存部分33中的填充孔37设在盖子36中。而且，不同的孔眼38和38′设在盖子36上，这些孔眼38和38′用于由辅助起重机将盖子36和、或管料斗30提升。
在管料斗30出口侧，设计成翼的闭合装置71设在连接管40上，闭合装置71用于阻止管料斗30与钻管6之间的填充材料的流动。